Физиология, ее предмет, роль и задачи в формировании врачебной деятельности. Связь физиологии с другими науками. Понятие об организме, составных его элементах. Уровни морфофункциональной организации человеческого организма
 Скачать 1.77 Mb.
|
|
Защитная функция ГЭБ заключается в предупреждении или ограничении поступления в головной мозг из крови веществ как эндогенного, так и экзогенного происхождения. Эта функция проявляется постоянно в физиологических условиях, а также при развитии патологии. Примером защиты мозга от эндогенных веществ крови является билирубин, который практически отсутствует в ткани мозга не только у здорового человека, но и у больного желтухой (кроме новорожденных). ГЭБ непроницаема и для многих других физиологически активных веществ крови: серотонина, адреналина, ацетилхолина ,ГАМК, дофамина, тироксина, инсулина и др. Особый интерес для медиков представляет малая проницаемость ГЭБ для многих антибиотиков (например, пенициллина, стрептомицина и др.). (Для повышения эффекта их действия на ЦНС врачи используют введение лекарств в обход ГЭБ непосредственно в ликвор, учитывая, что барьер «ликвор - мозг» имеет большую проницаемость.) Регулирующая функция ГЭБ заключается в контроле поступления в головной мозг веществ, необходимых для его метаболизма и функции. Она осуществляется через механизмы избирательной проницаемости барьера, в результате чего достигается меостазирование внутренней среды мозга, что создаёт оптимальные условия для его функционирования. ГЭБ непроницаем для большинства медиаторов, выделяющихся в синапсах головного мозга. Эти медиаторы поглощаются астроцитами и используются для повторного применения. С другой стороны, ГЭБ непроницаем для медиаторов, циркулирующих в крови, например, серотонина, ГАМК, адреналина, дофамина, ацетилхолина, но обычно проницаем для их метаболических предшественников. Если же биологически активные вещества попадают в головной мозг, минуя ГЭБ, например, при введении в ликвор, они часто оказывают противоположный эффект: адреналин вызывает парасимпатические, а ацетилхолин - симпатические эффекты, инсулин вызывает гипергликемию, гистамин - повышение АД и частоты сердечных сокращений. Регулирующая функция ГЭБ создает возможность образования и поддержания собственного пула медиаторов независимо от концентрации в крови этих физиологически активных веществ. Головной мозг способен обеспечить высокий уровень гомеостаза в своей внутренней среде ионов калия, магния, несколько меньше кальция. При выраженном изменении их концентрации в крови амплитуда изменения концентрации в ЦСЖ значительно меньше. В связи с этим, головной мозг более устойчив к повышению или снижению концентрации этих электролитов в крови, чем другие органы, например, скелетные мышцы и сердце. Напротив, ГЭБ хорошо проницаем для воды, и поэтому сдвиги осмолярности, прежде всего в связи с изменением концентрации натрия в крови, сильно влияют на функции головного мозга, вызывая его отек или обезвоживание. «Безбарьерные» области мозга. В некоторых областях головного мозга ГЭБ слабо выражен и имеет ультраструктурные особенности. Одна из них связана со строением капилляров, которые в этих зонах относятся к фенестрированному типу, т.е. имеют большие поры диаметром 70-80 нм, способные пропустить пептиды с молекулярной массой до 15 кД (например, цитокины). Другой особенностью является слабовыраженный «астроцитарный чехол» капилляров, в результате чего нейроны непосредственно контактируют с базальной мембраной капилляра. «Безбарьерные» зоны расположены в основном в гипоталамусе (ядра серого бугра, субфорникальный орган и супрахиазма тическая область), а также на границе продолговатого и спинного мозга (area postrema), в нейрогипофизе и эпифизе. Высокая проницаемость барьера в этих зонах имеет два главных физиологических последствия. Первое из них связано центральной хемореценцией, позволяющей ЦНС получить информацию о составе крови и СМЖ и участвовать в регуляции потребления воды (субфорникальный орган, area postrema), осуществлении биоритмов (супрахиазматическое ядро). Второе связано с тем, что безбарьерные» области мозга обеспечивают попадание в кровь секретируемых в ЦНС гормонов (например, в срединном возвышении ножки гипофиза, нейрогипофизе, эпифизе). Спинномозговая жидкость Внеклеточная жидкость головного мозга имеет два источника происхожде ния . Часть жидкости образуется путем фильтрации в капиллярах ткани головного мозга. Этот процесс ограничен низкой проницаемостью эндотелия для воды и выражен меньше, чем в других органах. Другая часть внеклеточной жидкости образуется в сосудистых сплетениях желудочков мозга. Она называется спинномозговой жидкостью или ликвором. Общее количество СМЖ у взрослого человека 110-160 мл. Она находится преимущественно в желудочках мозга ( 30 мл) и в подпаутинном пространстве, представляющем систему из ликвороносных каналов и субарахноидальных ячеек (- 100 мл). Продолжением полпаутинного пространства вглубь мозга являются околососудистые пространства Вирхова - Робина, через которые СМЖ и ее вещества размером до 20 нм сообщаются с жидкостью межклеточного пространства мозга, объëм которого равен 15-20% объема мозга. Давление СМЖ в горизонтальном положении человека равно 8 - 13 мм рт. ст. (100 - 180 мм вод. ст.). Состав СМЖ отличается от состава плазмы более низкой концентрацией питательных веществ (глюкозы, аминокислот, электролитов) и очень низким содержанием белков - 0,1 г/л (табл. 5.2). Главным белком СМЖ является апопротеин Е который участвует в транспорте холестерола в ткань мозга, минуя гематоэнцефалический барьер, непроницаемый для холсастерола. Количество лейкоцитов (преимущественно это лимфоциты и моноциты) в ликворе в тысячи раз меньше, чем в крови (0-5 106/л). Образование и отток СМЖ. Главным местом образования СМЖ (70% и более) являются сосудистые сплетения желудочков мозга. Гематоликворный барьер состоит из капилляров, имеющих фенестрированный эндотелий, водные каналы - аквапорины, и слой эпителиальных клеток, (модифицированные эпендимоциты). Объём СМЖ, образованный в сутки, равен около 500 мл, поэтому кратность её обновления составляет около 4 раз в сутки. Первым этапом образования СМЖ является фильтрация плазмы через фенестрированные капилляры. В результате ультрафильтрат поступает в соединительную ткань под эпителий ворсинок. Однако состав СМЖ является почти постоянным, несмотря на колебания различных веществ (например, К+, Са2+, аминокислот, катехоламинов и др.) в фильтрируемой плазме. Стабилизация состава СМЖ связана с процессами секреции и реабсорбции, осуществляемыми в эпителии ворсинок сосудистого сплетения. В зоне фенестримеются протеогликаны, отрицательный заряд которых препятствует проникновению анионов. Эндотелиоциты имеют большое количество белков ГЛУТ-1, через которые осуществляется инсулиннезависимый транспорт глюкозы в нервную ткань. Эпителиоциты сосудистых сплетений секретируют в ликвор преальбумин (транспортер витамина А н тироксина), факторы роста нейронов, фибробластов и эндотелия, гормо ны вазопрессин и станннокальцин (регулятор кальций-фосфорного обмена). На эпителиоцитах есть рецепторы к пролактину, инсулину, серотонину, Na -уретическому гормону, что позволяет осуществлять гормональную регуляцию секреции ликвора. Основной отток СМЖ происходит в церебральные и спинальные арахноидальные ворсинки (пахионовы грануляции). Особенно много их в области верхнего сагиттального синуса. Кроме этого пути, отток СМЖ осуществляется путем реабсорбции в сосудистых сплетениях желудочков , через арахноидальную мембрану и, возможно, капилляры мозга. При давлении СМЖ = 8,3 мм рт. ст. имеется равновесие между продукцией и резорбцией СМЖ. При повышении давления до 15 мм рт. ст. резорбция СМЖ линейно возрастает. Резорбция СМЖ осуществляется в результате осмоса, простой и облегченной диффузии, активного и везикулярного транспорта. Функции спинномозговой жидкости. Механическая функция защиты мозга создается субарахноидальным ликворным пространством - своеобразной «гидравлической подушкой» мозга. Функция центральной гуморальной регуляции связана с тем, что в ликвор поступают биоактивные вещества (медиаторы, гормоны и др.) как из крови сосудистых сплетений, так и из нейронов и глиальных клеток. С током СМЖ они поступают к нейронам различных структур ЦНС. Защитная и иммунологическая функции СМЖ связаны с его бактерицидными свойствами - антителами G и А, системой комплемента, лимфоцитами и моноцитами. Транспортная функция - характеризуется участием в перемещении различных органических и неорганических веществ в пределах ЦНС и выведением в венозную си стему высокомолекулярных продуктов метаболизма. 53. Кровообращение головного мозга. Особенности регуляции мозгового кровотока. Ауторегуляция, феномен Остроумова-Бейлиса. Роль нервных и гуморальных влияний на регуляцию мозгового кровотока. Кровообращение головного мозга в пожилом и старческом возрасте. Приток крови к мозгу осуществляется по внутренним сонным и позвоночным артериям (каротидная и вертебрально-базилярная системы, соотношение объемного кровотока в них 4:1). В целом, артерии головного мозга являются конечными артериями: при острой их закупорке они не могут обеспечить сохранение структуры и функции ткани мозга. Однако, при медленном процессе и (или) гипоксической тренировке существенную роль могут сыграть анастомозы между наружной и внутренней сонными артериями: через лицевую и глазничную артерии; через височную и глазничную артерии; через затылочную и вертербральную артерии с использованием сосудов виллизиевого круга в основании мозга. Виллизиев круг - это система анастомозов между внутренними сонными, вертебральными и задними мозговыми артериями. Функциями виллизиевого круга являются гашение пульсовых колебаний, обеспечивающее равномерность притока крови в мозг, и создание первой линии анастомозов между сосудами притока, которая включается при нарушении притока крови в патологических условиях. Отток крови из мозга осуществляется по венам, впадающим в венозные синусы. В них имеется большое количество анастомозов и связей с венозными сплетениями головы и спинномозгового канала, что препятствует возникновению венозного застоя. Нормальный кровоток в головном мозгу равен около 70 мл/100 г ткани • мин, минимальный уровень ,необходимый для поддержания функций головного мозга ,составляет около20мл/100г в минуту . Регуляция мозгового кровотока. Нейрогенные механизмы регуляции . Симпатические влияния из верхних шейных ганглиев, распространяющиеся преимущественно на магистральные сосуды мозга, поддерживают сосудистый тонус покоя, при максимальной импульсации повышают его на 30%. .Норадренергическая иннервация внутримозговых сосудов имеет не симпатическое происхождение, а, вероятно, осуществляется нейронами голубого пятна среднего мозга. Разрушение этой структуры ведёт к увеличению кровотока в некоторых отделах мозга на фоне снижения концентрации норадреналина. Парасимпатические влияния (из ядра VII нерва) на магистральные и пиальные артерии вызывают снижение тонуса сосудов. Метаболические механизмы регуляции: повышение концентрации К, Н, СО2, аденозина, оксида азота (NO) и снижение напряжения к расширению мозговых сосудов, противоположная динамика вызывает сужение сосудов. Гормональные влияния: вазопрессин, ангиотензин-11, простагландин Fia повышают тонус (суживают сосуды), простагландин Е снижает тонус сосудов. Ауторегуляция мозгового кровотока - способность мозга сохранять постоянный кровоток, несмотря на колебання среднего АД (АДСр) в интервале от 70 до 170 мм рт. ст. Ауторегуляция мозгового кровотока имеет две фазы: пассивную и активную. Во время непродолжительной (в течение 5 с) пассивной фазы кровоток мозга изменяется в том же направлении, что и АДср. Если АДср изменяется медленно (более 20 с), то эта фаза не выражена. В активной фазе ауторегуляции мозговой кровоток, несмотря на продолжающееся изменение АДср, возвращается к нормальной величине. Активная фаза ауторегуляции имеет два компонента: быстрый, для развития которого достаточно 2 - 3 с, и медленный, для развития которого требуется 30-40 с. Быстрый компонент имеет нейрогенный механизм, его можно выключить блокадой а-адренорецепторов. Медленный компонент активной фазы ауторегуляции обеспечивается преимущественно миогенными и метаболическими механизмами. ОСТРОУМОВА—БЕЙЛИСА — чувствительность гладких мышц сосудов к растяжению, обозначаемая как ауторегуляция, миогенная реакция, миогенная ауторегуляция. Феномен проявляется в том, что в ответ на повышение трансмурального давления увеличивается тонус артерий и артериол. 54. Вегетативная (автономная) нервная система (ВНС), понятие и общая характеристика.Симпатический отдел ВНС – центры, ганглии, волокна. Нервно-эффекторные синапсы: медиаторы, рецепторы, механизмы передачи влияния на эффекторные клетки через системы вторых посредников. Симпатические адреноергические и холинергические волокна и синапсы. Аутрорегуляция секреции медиатора в синапсе. Понятие о симпатоадреналовой системе (Л.А. Орбели). Вегетативния (автономная) нервная системи (ВНС) - это часть нервной системы, которая регулирует деятельность внутренних органов, просвет сосудов, обмен веществ, обеспечивая гомеостазис и адаптацию организма. Функциональные особенности ВНС. Относительная автономность ВНС проявляется в возможности регуляции функций (в менее совершенном виде) при полном нарушении связи с ЦНС. Автономность ВНС выражается также в слабой возможности произвольной (сознательной) регуляции функций внутренних органов. Генерализованный характер возбуждения в эфферентно-эффекторном отделе ВНС связан с процессами дивергенции возбуждения и особенностями передачи его в нейроэффекторных синапсах. Нейроны ВНС имеют низкую лабильность и скорость проведения возбуждения, что определяет большой латентный период вегетативных рефлексов. Основные функции вегетативной нервной системы: обеспечение и восстановление гомеостазиса, участие в процессах адаптации. Основные объекты управления ВНС. ВНС иннервирует и регулирует функции трех видов клеток: гладких миоцитов различных физиологических систем; клеток желез внешней и внутренней секреции; миоцитов сердечной мышцы. Все нейроэффекторные синапсы имеют, как правило, метаботропные рецепторы, и медиаторы синаптической передачи действуют через системы вторых посредников (аналогично действию гормонов и цитокинов). Отделы ВНС. В вегетативной нервной системе выделяют симпатический, парасим патический и метасимпатический отделы Симпатический отдел вегетативной нервной системы Симпатические эфферентные центры образованы преганглионарными нейронами боковых столбов спинного мозга на протяжении сегментов С8 - Lз, (например: спиноцилиарный центр - С8-Th2, слюнной центр - Th2- Th 4, сердечный центр - Th1- Th 5, сосуды и потовые железы - С8-Lз и др.) Нейроны получают влияния от афферентных входов в спинной мозг и вышележащих структур головного мозга (особенно нейронов ретикулярной формации). Областью иннервации симпатических центров являются все органы и ткани. Преганглионарные волокна. Из симпатических центров выходят миелиновые аксоны преганглионарных нейронов, которые относятся к типу В и проводят возбуждение со скоростью = 10 м/с. Потенциалы действия в этих волокнах имеют длительную следовую деполяризацию, характеризующую повышенную возбудимость нейрона после спайка потенциала действия. Преганглионарные волокна короткие и заканчиваются в ганглиях. Ганглии симпатической нервной системы расположены около позвоночника (паравертебральные ганглии) и впереди позвоночника (превертебральные ганглии: верхний и нижний брызжеечные, чревный узлы). Они содержат ганглионарные нейроны и интернейроны. Передача возбуждения в симпатических ганглиях с преганглионарного на ганглионарный нейрон осуществляется с помощью медиатора ацетилхолина, который действует на N-холинорецепторы, содержащие в своём составе Na, K-каналы. Активация этих каналов образует входящий Na+-ток и ВПСП (возбуждающие постсинаптические потенциалы). В ганглиях имеются также тормозные адренергические интернейроны МИФ-клетки, которые возбуждаются преганглионарными нейронами и формируют на ганлионарных нейронах ТПСП. В регуляции передачи возбуждения в ганглии участвуют также М-холинорецепторы и опиатные рецепторы на ганглионарных нейронах. Постганглионарные волокна образуют немиелиновые аксоны ганглионарных нейронов, которые относятся к типу С и проводят возбуждение со скоростью = 1 м/с. Их ПД имеет длительную следовую гиперполяризацию, что характеризует пониженную возбудимость нейрона после спайка потенциала действия. Постганглионарная иррадиация и мультипликация возбуждения способствуют мобилизации функциональных резервов организма. Нейроэффекторные синапсы образуются пресинаптическими окончаниями аксона ганлионарных нейронов, имеющими многочисленные варикозные утолщения, каждый из которых образует синапс на эффекторных клетках. Типичные постсинаптические мембраны не выражены, рецепторы к медиаторам более равномерно распределены по эффекторной клетке. Медиатор, выделенный из варикозных расширений, путем диффузии поступает к многим исполнительным клеткам. Выделяют симпатические адренергические синапсы и симпатические холинергические синапсы, последние имеются в большом количестве. Симпатические адренергические синапсы содержат основной медиатор норадреналин - 90%, а также адреналин -7%, дофамин - 3% и комедиатор нейропептид Y. Медиатор норадреналин действует на а- и В-адренорецепторы постсинаптической мембраны. Эффект действия зависит от типа адренорецепторов (например, медиатор через а-рецепторы вызывает сужение кровеносных сосудов, а через В1-рецепторы - их расширение), количества рецепторов и их соотношения на клетке. Реализуемые через а-адренорецепторы эффекты: сосуды (а1, а2) - сужение, миоциты кишечника и желудка (а1) - снижение тонуса, гладкомышечные сфинктеры (а1) - сокращение, мочеточник (а1,а2) сокращение, В-клетки поджелудочной железы (а2) - торможение секреции инсулина и др. Механизмы действия Э    ффект норадреналина через а1-рецепторы реализуется преимущественно через Gq белки мембраны - фосфолипазы С- ИФ3 и ДАГ- Ca2+ + кальмодулии - киназа ЛЦМ - сокращение ГМК сосудов, сфинктеров, радиальной мышцы радужки и др.Э   ффект норадреналина через а2-рецепторы реализуется преимущественно через Gi белки мембраны и торможение аденилатциклазной системы - цАМФ - протеинкиназа А:- в гладко-мышечных клетках происходит повышение концентрации Са2+ и активация киназы легких цепей миозина, что сопровождается сокращением; - в эндокринных клетках происходит снижение активности ферментов синтеза гормонов (например, инсулина, ангиотензина I и др.), в жировой ткани - торможение фермента липолиза (липазы), в печени - фермента гликогенолиза (фосфорилазы); -наличие ауторецепторов в пресинаптическом окончании позволяет контролировать синтез и секрецию медиатора норадреналина (саморегуляция синапса). Действие норадреналина через В-адренорецепторы (через В1 - сильное, через В2 - слабое действие) (блокаторы: пропранол, атенолол и др.). Локализация и реализуемые через них эффекты: сердце (В)- увеличение силы и частоты сокращений, сосуды и бронхи (В2>В1) - расширение, миоциты кишечника (В2>В 1), мочевого пузыря, матки (В2) - расслабление, жировая ткань (В1) - активируется липолиз, печень, (В2) - гликогенолиз и глюконеогенез и др.Механизмы действия: норадреналин через В-адренорецепторы и затем мембранный G белок активирует аденилатциклазу и повышает уровень цАМФ, который стимулирует протеинкиназу А, фосфорилирующую различные белки: - в сердце фосфорилирование Са2++-насоса ЭПС приводит к его ингибированию, что увеличивает уровень Са2+ в цитозоле и силу сокращения кардиомиоцита; - в ГМК активация протеинкиназы А стимулирует работу Са2+-насоса и тормозит Са2+-каналы в трубочках гладкой ЭПС и кавеолах, что приводит к уменьшению концентрации Са2+ и расслаблению ГМК; -фосфорилирование ферментов в различных клетках повышает их активность в пресинаптическом окончании адренергических синапсов стимулируется синтез и секреция медиатора (саморегуляция синапса). Инактивация медиатора: около 80% норадреналина поступает путем эндоцитоза обратно в пресинаптическое окончание, небольшая часть разрушается моноаминооксидазой пре- и постсинаптической мембран и катехол-О-метилтрансферазой постсинаптиче ской мембраны, часть диффундирует в межклеточное пространство и кровь. Симпатические холинергические синапсы имеются в организме в небольшом количеотве (в потовых железах, ГМК сосудов скелетных мышц, мозговом слое надпочечников). Медиатор ацетилхолин действует на М- и N-холинорецепторы постсинаптической мембраны, которые активируются также мускарином и никотином соответственно. В синапсах потовых желез и кровеносных сосудах ацетилхолин через М холинорецепторы вызывает усиление секреции потовых желез и расслабление гладких миоцитов сосудов скелетных мышц (расширение сосудов). Ауторегуляция секреции норадреналина в синапсе осуществляется через рецепторы на пресинаптической мембране .Высокая концентрация норадреналина в синаптической щели и адреналина в крови вызывает через а2-адренорецепторы торможение освобождения норадреналина из пресинаптического окончания. Низкая концентрация норадреналина в синаптической щели и адреналина в крови вызывает через В-адренорецепторы усиление секреции норадреналина из пресинаптического окончания. Через М-холинорецепторы происходит реципрокное торможение ацетилхолином секреции норадреналина при возбуждении парасимпатического отдела. Основное значение симпатического отдела заключается в обеспечении срочной адаптации путем мобилизации физиологических и психических резервов организма. |